Débat public - Eoliennes en mer Nouvelle-Aquitaine

Réponse officielle :

Réponse de la maîtrise d'ouvrage :

Bonjour et merci pour votre question,

Résumé :

L’intermittence des éoliennes en mer doit être nuancée : les éoliennes fonctionnent pour des vitesses de vents comprises entre 10 et 125 km/h. Les éoliennes atteignent leur maximum de production avec des vents compris entre 40 et 100 km/h.

Le développement des énergies renouvelables, dont l’éolien et le photovoltaïque, s’effectue en complémentarité avec le nucléaire existant, afin de remplacer les énergies fossiles (charbon et gaz). La variabilité de la production renouvelable est compensée au niveau national par le nombre et la diversité des installations de production d’électricité (renouvelables et nucléaires), et au niveau continental par les interconnexions des réseaux électriques entre régions et entre pays. L’objectif est d’augmenter la part des énergies renouvelables dans le mix électrique français pour réduire les gaz à effet de serre tout en limitant l’utilisation de matériaux rares.

Développement :

· La production d’électricité par les éoliennes est davantage variable qu’intermittente.

Le terme intermittence renvoie à une image d’interrupteur on/off : allumé ou éteint, sans nuance d'intensité. Concernant la production électrique éolienne, il est plus approprié de parler d'énergie variable. Les éoliennes ne s'arrêtent pas brutalement de tourner, passant d'une production maximale à rien. Le vent n'étant pas constant, il peut souffler plus ou moins fort, voire pas du tout.

Ainsi, les éoliennes produisent de l’électricité lorsque la vitesse du vent est comprise entre 10 et 125 km/h. Les éoliennes fonctionnent à puissance nominale (maximale) entre 40 et 100 km/h. Ainsi, même entre 10 et 40 km/h, et entre 100 et 125 km/h, les éoliennes produisent de l’électricité sans être à puissance nominale : il y a un continuum entre une production nulle et la production nominale.

Ainsi, étant donné les conditions de vent au large de l’île d’Oléron, les éoliennes seraient en mesure de produire de l’électricité, avec une puissance en sortie variable, au moins 85% du temps selon les premières estimations.

·        Le foisonnement des énergies , les interconnexions entre pays et permet de palier à des manques de production renouvelable localisés

Faire face à la variabilité de la production éolienne et solaire photovoltaïque constitue le principal défi à relever pour intégrer les énergies renouvelables au système électrique. En moyenne, à l’échelle de quelques mois, l’éolien et le solaire photovoltaïque présentent des modes de production saisonniers différents et complémentaires, avec davantage d’énergie éolienne en hiver et de production photovoltaïque en été. Mais ce n’est pas le cas sur des échelles de temps plus courtes. Leur variabilité suscite des nouvelles questions pour maintenir un équilibre continu entre production et consommation.

À moyen terme (horizon 2030-2035), les derniers Bilans prévisionnels publiés par RTE depuis 2017 ont montré qu’une forte inflexion à la hausse dans le développement des énergies éolienne et photovoltaïque n’était pas susceptible de générer de difficultés spécifiques pour la gestion de l’équilibre offre-demande sous l’hypothèse d’une acceptation du critère de sécurité d’approvisionnement actuel et dans le cadre d’un système électrique plus fortement interconnecté à l’échelle européenne. Ainsi, le programme prévu par la programmation pluriannuelle de l’énergie de l’État (PPE) n’est pas tributaire d’un développement massif de capacités de stockage ou de nouvelles flexibilités dès lors que les hypothèses de la PPE sont respectées, c’est-à-dire un développement progressif des effacements et de la mobilité électrique, usage dont une partie est considérée comme flexible. À partir du moment où l’on cherche à atteindre l’objectif de neutralité carbone en 2050, cette conclusion n’est plus valable au-delà de cette période, la variabilité intrinsèque de la production devenant plus importante au fur et à mesure du développement de la production éolienne et photovoltaïque.

L’enjeu pour le système électrique sera alors de disposer de moyens suffisants pour couvrir les périodes de forte consommation résiduelle. Elle dépend des aléas sur la demande mais également des aléas météorologiques affectant la production éolienne et photovoltaïque, par exemple une période hivernale sans vent.

Dans l’ensemble, les besoins de flexibilité sont en augmentation dans tous les scénarios mais dans des proportions variables selon les choix sur le mix.

Ainsi, les scénarios de neutralité carbone nécessitent tous de développer des « flexibilités » en France pour assurer l’équilibre offre-demande. Différentes solutions de flexibilité, aux caractéristiques complémentaires, sont mobilisées pour couvrir les besoins de l’équilibre offre-demande :

-         La production hydraulique ;

-         La flexibilité de la demande (exemple : recharge programmée des véhicules électriques, effacements industriels…) ;

-         En fonction des scénarios, il peut être nécessaire de construire de nouvelles unités thermiques (cycle combiné, turbine à combustion) devant nécessairement utiliser des combustibles décarbonés dans un scénario de neutralité carbone (hydrogène, biométhane, méthane de synthèse…) ou de développer des piles à combustible utilisant de l’hydrogène ;

-         Des installations de stockage dédiées, en particulier des batteries stationnaires, dont les coûts ont fortement chuté au cours des dernières années, ont le potentiel de contribuer aux besoins de flexibilité ;

-         Enfin, des réseaux électriques plus développés et interconnectés permettent de réduire le besoin des autres types de flexibilités et doivent donc être considérés comme un levier de flexibilité à part entière : via une intégration spatiale à grande échelle, les interconnexions entre pays européens permettront d’atténuer les conséquences des variations locales et de faciliter la mutualisation des leviers de flexibilité, et ainsi contribuer à la baisse du bilan global des émissions de gaz à effet de serre du système électrique.

Ainsi, développer les interconnexions est une option prioritaire pour atteindre la neutralité carbone au moindre coût.

En effet, le foisonnement de la consommation et de la production renouvelable variable est important à l’échelle européenne et réduit de l’ordre de 15% la pointe de consommation résiduelle. Les profils de consommation dans les différents pays européens sont différents et ils ne présentent pas la même sensibilité aux différents aléas. Par exemple, les besoins d’éclairage nocturne ne sont pas les même au nord et au sud de l’Europe, et les habitudes de vie, les décalages horaires et les spécificités nationales conduisent à des profils de consommation présentant aujourd’hui des différences. Cet effet se traduit en particulier sur les pointes de consommation dans les différents pays qui n’apparaissent pas au même moment. Ainsi, les pointes de consommation en Italie surviennent en été en milieu d’après-midi, celles des pays scandinaves en hiver en matinée tandis que celles de la France, l’Allemagne, la Belgique et les Pays-Bas se situent en hiver en soirée. Sur l’année 2018, au périmètre européen de l’ENTSO-E (association européenne pour la coopération des gestionnaires de réseau de transport - GRT - d'électricité), la pointe de consommation réalisée s’est avérée inférieure de près de 30 GW à la somme des pointes nationales (soit de l’ordre de 5% de la pointe).

À long terme, les scénarios d’atteinte de la neutralité carbone en Europe impliquent une forte croissance de la part des énergies renouvelables variables. Dans ce cadre, il est important d’examiner la corrélation entre les profils de production renouvelables selon les pays. L’hydraulique présente des profils de production différents et complémentaires selon les pays, avec notamment un fonctionnement différent entre la Scandinavie et les Alpes. Sur le photovoltaïque, le cycle jour/nuit de la production est évidemment commun à tous les pays européens. Un très léger degré de foisonnement existe, lié à la variabilité de l’ensoleillement selon les zones mais aussi au décalage des heures de production entre les pays les plus à l’est et ceux les plus à l’ouest et à l’amplitude journalière de l’ensoleillement entre les pays du nord et les pays du sud. Le sujet qui suscite le plus d’interrogations concerne le comportement des parcs éoliens à travers l’Europe en fonction des situations météorologiques. Les différents pays sont soumis à des régimes de vents différents et leurs productions ne sont qu’en partie corrélées. Il existe un certain degré de foisonnement entre les aléas de production éolienne, et un bénéfice à mutualiser en Europe les moyens pour gérer les situations de vents faibles.

·        Matériaux requis

Les éoliennes en mer posées sont constituées en majorité de parties métalliques comme le mât et le rotor, qui représentent plus de 90 % de leur poids. Les 10 % restants, notamment les pales, sont faits de matériaux composites, c’est-à-dire constitués d’un assemblage de matériaux différents comme la fibre de verre et de carbone, de résines polyester ou d’époxy. En dehors du contexte de reprise économique à la suite de la crise sanitaire, l’acier est peu sujet à des tensions de matières premières.

Selon la technologie privilégiée, les générateurs (qui transforment l’énergie mécanique du vent en électricité) contiennent 150 à 650 kg d’aimants permanents par MW de puissance installée. Ces aimants permanents sont constitués de 32 à 38 % de terres rares1, des métaux qu’on retrouve aussi dans les tous les objets technologiques (téléviseur, ordinateur, disque dur, batteries, téléphones).

Concernant ces terres rares, il est à noter que des travaux de recherche sont en cours pour :

   • diminuer leur quantité voire les remplacer dans les éoliennes,

   • favoriser leur recyclage afin d’en réduire l’extraction.

Le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), établissement public expert de la gestion des ressources du sous-sol, étudie par exemple des solutions innovantes pour favoriser le recyclage de ces matériaux.

Enfin, en fonction du type de fondation des éoliennes posées, l’utilisation de béton ou de ciment est plus ou moins importante :

-             Pour une fondation gravitaire, 4000 à 6000 tonnes de béton par éolienne,

-             Pour un monopieu, environ 30 m3 de ciment par éolienne,

-             Pour une fondation jacket, environ 60 m3 de mortier par éolienne.

Matière première indispensable pour la fabrication de béton, le sable fait face à une demande toujours plus importante, notamment dans les secteurs de la construction. La filière de l’éolien en mer représente une infime partie des consommations du marché du béton et du ciment.

·  Utilisation de terres rares 

Le volume de terres rares utilisé dans la fabrication des composants de centrales électriques renouvelables est suffisamment faible pour ne pas présenter d’enjeu pour l’évolution du mix électrique à l’horizon 2050. RTE établit cette conclusion dans son rapport « Futurs énergétiques 2050 »[1] publié en octobre 2021. Ce rapport indique que les terres rares sont faiblement utilisées dans les composants du système électrique : uniquement pour certaines technologies comme l’éolien en mer (dans les aimants du générateur électrique).

Il est à noter que des travaux de recherche sont en cours pour diminuer voire remplacer les terres rares dans les éoliennes et pour favoriser leur recyclage afin d’en réduire l’extraction. Le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), établissement public expert de la gestion des ressources du sous-sol, étudie par exemple des solutions innovantes pour favoriser le recyclage de ces matériaux[2].

En revanche, les terres rares peuvent représenter un intérêt stratégique dans d’autres secteurs de l’économie, comme le numérique, l’électroménager ou encore l’automobile.

[1] RTE, (2021) Futurs énergétiques 2050, p.50 : https://assets.rte-france.com/prod/public/2021-10/Futurs-Energetiques-2050-principaux-resultats_0.pdf

[2] https://www.brgm.fr/fr/actualite/dossier-thematique/terres-rares